本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及動(dòng)力電池安全充電截止電壓的界定方法。

背景技術(shù)：

磷酸鐵鋰電池因其長(zhǎng)壽命和高穩(wěn)定性，在儲(chǔ)能系統(tǒng)及電動(dòng)汽車領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。但成組后動(dòng)力電池組壽命及安全問(wèn)題卻制約其進(jìn)一步應(yīng)用發(fā)展，電池截止電壓及容量作為電池安全充放電控制的基本參數(shù)，是避免電池“過(guò)充/放”，確保電池安全，提高電池使用壽命的基礎(chǔ)。

為了達(dá)到較高的可用容量，動(dòng)力電池組一般是將多個(gè)單體電池并聯(lián)成單節(jié)電池。若單體電池間不存在差異，單節(jié)電池容量可通過(guò)單體電池容量與并聯(lián)單體電池?cái)?shù)乘積得到。不一致的使用環(huán)境會(huì)導(dǎo)致單體電池間老化速率的差異，單節(jié)電池容量需重新定義為充電截止電壓到放電截止電壓間總放出容量。單體電池間老化差異表現(xiàn)為容量及內(nèi)阻的差異，此差異會(huì)導(dǎo)致流經(jīng)單節(jié)電池內(nèi)各單體電池電流不一致，即單體電池充放電速率存在差異，影響單節(jié)電池充電截止電壓，進(jìn)而影響單節(jié)電池容量。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，單節(jié)電池老化狀態(tài)難以確定。為保證電池組中各單體電池使用安全，需對(duì)不同老化狀態(tài)下的單節(jié)電池充電截止電壓變化規(guī)律進(jìn)行分析，以確定包容“老化單節(jié)電池”的安全充電截止電壓限值。本發(fā)明基于單體電池使用安全性，研究考慮單體電池老化的單節(jié)電池安全充電截止電壓界定方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中單節(jié)電池老化狀態(tài)難以確定的問(wèn)題，本發(fā)明以極限狀態(tài)下的充電截止電壓控制充電過(guò)程確保并聯(lián)電池充電安全的理念，采用的技術(shù)方案為：

一種考慮并聯(lián)電池差異的單節(jié)電池安全充電截止電壓界定方法，包括：不同老化狀態(tài)下單節(jié)電池充電截止電壓分析及單節(jié)電池安全充電截止電壓界定階段；

所述不同老化狀態(tài)下單節(jié)電池充電截止電壓分析階段包括如下步驟：

步驟1，建立并聯(lián)單節(jié)電池等效電路模型；所述單體電池一階rc等效電路模型由描述電池動(dòng)態(tài)特性極化電阻r1、極化電容c1并聯(lián)后再與歐姆內(nèi)阻r0、電池開(kāi)路電壓voc串聯(lián)組成；將單體電池等效電路模型并聯(lián)構(gòu)成單節(jié)電池等效電路模型，并在各單體電池模型中分別添加老化因子的設(shè)定，老化因子的設(shè)定范圍為0-1。

步驟2，分析不同老化狀態(tài)下單節(jié)電池充電截止電壓；建立20節(jié)單體電池并聯(lián)的單節(jié)電池模型，設(shè)定“老化單體電池”老化因子為0.8即容量均為初始容量的80％，內(nèi)阻為初始內(nèi)阻的166％，研究不同“老化單體電池”數(shù)目下的充電截止電壓；單節(jié)電池充電截止電壓隨“老化單體電池”數(shù)目的增加而降低，全壽命周期范圍內(nèi)的最低充電截止電壓為3.60v，出現(xiàn)在老化單體電池?cái)?shù)為19，即“老化單節(jié)電池”內(nèi)僅包含一只“正常單體電池”的情況下。

所述單節(jié)電池安全充電截止電壓界定階段包括如下步驟：

步驟3，確定單節(jié)電池安全充電截止電壓極限狀態(tài)；由不同老化狀態(tài)下單節(jié)電池充電截止電壓分析步驟可知，當(dāng)“老化單體電池”整體內(nèi)阻最大時(shí)，流經(jīng)與“老化單體電池”并聯(lián)的“正常單體電池”的電流最大，此時(shí)安全充電截止電壓最低。“老化單體電池”整體內(nèi)阻呈最大值的條件為各“老化單體電池”具有相同的老化狀態(tài)，即老化后的容量與內(nèi)阻相同；仍取單節(jié)電池容量為初始容量的80％左右作為動(dòng)力電池應(yīng)用限值，包含n節(jié)單體電池的單節(jié)電池的安全充電截止電壓將出現(xiàn)在其包含n-1節(jié)“老化單體電池”，各“老化單體電池”容量均降為初始容量的極限狀態(tài)下。

步驟4，研究單節(jié)電池安全充電截止電壓影響因素；隨著充電電流的增大，安全充電截止電壓呈先降低后上升趨勢(shì)，故實(shí)際使用過(guò)程中，安全充電截止電壓隨電流變化的影響可以忽視，僅考慮單節(jié)電池結(jié)構(gòu)，以極限狀態(tài)下的單節(jié)電池充電截止電壓界定安全充電截止電壓。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提出了考慮單體電池老化的單節(jié)電池充電截止電壓界定方法，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中單節(jié)電池老化狀態(tài)難以確定的問(wèn)題，以極限狀態(tài)下的充電截止電壓控制充電過(guò)程確保并聯(lián)電池充電安全。

附圖說(shuō)明

圖1一階rc等效電路模型原理圖。

圖2單體電池容量及內(nèi)阻隨循環(huán)數(shù)的變化曲線。

圖3不同老化單體電池?cái)?shù)下電池充電截止電壓。

圖4不同充電電流、并聯(lián)單體電池?cái)?shù)下的單節(jié)電池安全充電截止電壓。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

一種考慮并聯(lián)電池差異的單節(jié)電池安全充電截止電壓界定方法，包括：不同老化狀態(tài)下單節(jié)電池充電截止電壓分析及單節(jié)電池安全充電截止電壓界定階段；

所述不同老化狀態(tài)下單節(jié)電池充電截止電壓分析階段包括如下步驟：

步驟1，建立并聯(lián)單節(jié)電池等效電路模型；圖1給出了所述單體電池一階rc等效電路模型，當(dāng)然本發(fā)明不限于此電池模型，這里只是為了便于闡述。圖中，voc為電池開(kāi)路電壓，r0是電池歐姆內(nèi)阻，r1及c1為描述電池動(dòng)態(tài)特性的極化電阻與電容，v表示電池端電壓；將單體電池等效電路模型并聯(lián)構(gòu)成單節(jié)電池等效電路模型，并在各單體電池模型中添加老化因子的設(shè)定，老化因子設(shè)定范圍為0-1。

步驟2，分析不同老化狀態(tài)下單節(jié)電池充電截止電壓；建立20節(jié)單體電池并聯(lián)的單節(jié)電池等效電路模型，設(shè)定“老化單體電池”老化因子為0.8，參考圖2可知，此時(shí)“老化單體電池”容量均為初始容量的80％，內(nèi)阻為初始內(nèi)阻的166％。圖3不同“老化單體電池”數(shù)目下的充電截止電壓，從圖中可以看出單節(jié)電池充電截止電壓隨“老化單體電池”數(shù)目的增加而降低，全壽命周期范圍內(nèi)的最低充電截止電壓為3.60v，出現(xiàn)在老化單體電池?cái)?shù)為19，即“老化單節(jié)電池”內(nèi)僅包含一只“正常單體電池”的情況下。

所述單節(jié)電池安全充電截止電壓界定階段包括如下步驟：

步驟3，確定單節(jié)電池安全充電截止電壓極限狀態(tài)；由不同老化狀態(tài)下單節(jié)電池充電截止電壓分析步驟可知，當(dāng)“老化單體電池”整體內(nèi)阻最大時(shí)，流經(jīng)與其并聯(lián)的“正常單體電池”的電流最大，此時(shí)安全充電截止電壓最低。“老化單體電池”整體內(nèi)阻呈最大值的條件為各差異單體電池具有相同的老化狀態(tài)，即老化后的容量與內(nèi)阻相同；仍取單節(jié)電池容量為初始容量的80％左右作為動(dòng)力電池應(yīng)用限值，包含n節(jié)單體電池的單節(jié)電池的安全充電截止電壓將出現(xiàn)在其包含n-1節(jié)“老化單體電池”，各“老化單體電池”容量均降為初始容量的極限狀態(tài)下。

步驟4，研究單節(jié)電池安全充電截止電壓影響因素；圖4顯示了以步驟3中極限狀態(tài)為約束，不同充電電流、并聯(lián)單體電池?cái)?shù)下的單節(jié)電池安全充電截止。從圖中可以看出隨著充電電流的增大，安全充電截止電壓呈先降低后上升趨勢(shì)，故實(shí)際使用過(guò)程中，安全充電截止電壓隨電流變化的影響可以忽視，僅考慮單節(jié)電池結(jié)構(gòu)，以極限狀態(tài)下的單節(jié)電池充電截止電壓界定安全充電截止電壓。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。